1 國立中興大學土壤環境科學系
2 行政院農業委會農業試驗所農藝組 E-mail:[email protected]
摘 要 - - - 130 壹、前 言 - - - 130 貳、材料與方法 - - - 131 參、結果與討論 - - - 131 肆、引用文獻 - - - 136
129-138, 2002
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簡易高光譜影像拍攝系統之研發與應用
申 雍
1李裕娟
21 國立中興大學土壤環境科學系
2 行政院農業委員會農業試驗所農藝組 E-mail:[email protected]
摘 要
高光譜影像可提供的作物訊息遠較多光譜影像豐富，適合用於判別作 物所遭受的逆境種類與程度。目前國外已開發的高光譜影像拍攝系統多需 裝設於飛機上，且還未引進國內，因此國內許多應該利用高光譜影像進行 的精準農業研究工作乃遭遇瓶頸。本研究目標主要在開發可架設於近地面 載具上之簡易高光譜影像拍攝系統，以獲取必要的高光譜影像，提供作為 進一步發展精準農業相關研究的基礎。本系統硬體部分係利用 Electrim EDC-1000L Monochrome CCD，Canon PHF6 1.4 Lens，Andover Bandpass Filter，及Advantech PCA6145L Single board computer組成而成；軟體部分 則由Electrim CCD控制軟體Lvesa與自行撰寫的影像處理軟體所組成。本系 統目前係利用高空作業車於15公尺高度(作業車升高極限)拍攝所需之田間 高光譜影像。於田間利用研發之高光譜拍攝系統所拍攝之730和740nm影 像，進行微分等效處理後，可以區別田間水稻接受氮肥處理後的效應，此 為本系統的應用實例之一。
關鍵詞：高光譜影像、遙感探測、波段濾鏡、精準農業。
壹、前 言
LandSat、SPOT、IKONOS等目前常 用資源衛星之影像的空間解析力雖已大幅 改善，但是其多光譜影像(multispectral image)的波譜解析力仍然維持有數十nm的 波段寬度，因此影像中有關地表物體反射 光譜中細微變化的資訊多已消失。高光譜 影像(hyperspectral image)的波譜解析力通
常可達數 nm 的尺度，因此可提供的作物 訊息遠較多光譜影像豐富，也比較適合用 於 判 別 作 物 所 遭 受 的 逆 境 種 類 與 程 度 (Lillesand and Kiefer, 2000)。由於同時具有 高空間解析度之高光譜影像的資料量非常 龐大，因此國外已開發的高光譜影像拍攝 系統仍多裝設於飛機上，且還未引進國 內。
國內自兩年前開始進行精準農業相關
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研究後，除已累積相當豐富的地面反射光
Electrim)，光學鏡頭(PHF6 1.4，Canon)，
窄波段濾鏡(730FS10-50，740FS10-50， 空作業車(JLG LIFT 600S)將硬體設備載至 約15m的高度，並在影像拍攝範圍內佈設 1msec - 3sec間，田間拍攝經驗顯示並不會 造成影像獲取上的困擾。
圖1. TC245CCD晶片的感應特性曲線(摘自Texas Instruments，1991)。
圖2. 田間影像中含有明暗光環。
圖3. 明暗光環在白色參考板上更為明顯。
圖4. 除去明暗光環後的田間影像。
圖5. 白色與黑色參考板的反射光譜曲線。
圖6. 完成反射值校正的田間影像。
圖8. 田間稻株氮營養狀況的空間分佈。
圖7. 完成正射化與重新取樣的田間影像。
Easting, m
Northing, m
DNsc = DNs + (128 - DNws) (2)
但由於Lens Falloff的效應(Lillesand and Kiefer, 2000)，各參考板的灰度值會隨離影 像中心的距離而降低，因此需先就六組參
明、林俊義主編。行政院農業委員會 農業試驗所出版，台中縣霧峰鄉。
4. Lillesand, T.M. and R.W. Kiefer. 2000.
Remote Sensing and Image Interpretation. 4th ed. John Wiley &
Sons, Inc., New York. 724pp.
5. Texas Instruments. 1991. TC245. 786-×
488-Pixel CCD Image Sensor.
SOCS019A. Texas Instruments.
6. Tipler, P.A. 1982. Physics. 2nd ed. Worth Publ. Inc., New York. 724pp.